Temperaturmessung mit Leuchtstoffen

Lumineszierende Gläser, die je nach Temperatur ihre Farbe ändern, hat ein Forschungsteam am Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe Soest entwickelt und zum Patent angemeldet. Die Glassysteme können somit beispielsweise zur Temperaturmessung eingesetzt werden - Leuchtstoffe sind keineswegs nur für Anwendungen in der Licht- und Beleuchtungstechnik einsetzbar: Ein kürzlich erteiltes Patent des Fraunhofer-Anwendungszentrums Soest zeigt, dass mit ihnen auch Temperaturmessungen möglich sind.

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Abhängig von ihrer Temperatur können lumineszierende Gläser ihre Lichtfarbe verändern, was eine Anwendung als Temperaturmesser denkbar macht [Bild: Fraunhofer AWZ Soest]

Die Forscher entwickelten eine Klasse von lumineszierenden Gläsern, die ihre Lichtfarbe abhängig von der Temperatur ändern. Die Änderung der Lichtfarbe ist hierbei reversibel, bei Abkühlung nimmt das Glas wieder seine Ausgangsfarbe an. Die Anregung der Lumineszenz erfolgt optisch im ultravioletten und blauen Spektralbereich, beispielsweise mit einer entsprechenden LED oder auch aus größerer Entfernung mit einem Prüflaser.

"Die möglichen Einsatzgebiete sind vielfältig", sagt Prof. Stefan Schweizer, einer der drei Erfinder. "Ich könnte mir beispielsweise Anwendungen vorstellen, bei denen auf heiße Glasscheiben hingewiesen werden muss, etwa die Scheiben in der Backofentür oder auch für ein Kochfeld." Ein Vorteil, den die lumineszierenden Gläser gegenüber herkömmlichen Temperaturmessstreifen oder Thermolacken besitzen, ist ihre beliebige Formbarkeit, was erweitere Gestaltungsmöglichkeiten mit sich bringt. Ein Pluspunkt für das Design ist auch, dass die lumineszierenden Gläser im ausgeschalteten Zustand farblos transparent sind.

Im von den Fraunhofer-Fachleuten entwickelten Glassystem werden zwei (oder mehr) verschiedene Metallionen aus der Gruppe der Seltenen Erden optisch aktiviert. Die verschiedenen Metallionen weisen jeweils eine für sie charakteristische Lumineszenz auf. Bei Erhöhung der Temperatur verändert sich das Intensitätsverhältnis der beiden Seltenen Erden zueinander, sodass ein anderer Farbeindruck entsteht. Wird beispielsweise ein Glassystem genutzt, das mit den Ionen aus Europium und Terbium versetzt ist, leuchtet das Glas bei Raumtemperatur rot (typisch für Europium), während es bei einer Temperatur von 500 °C satt grün (typisch für Terbium) leuchtet. Dazwischen findet ein kontinuierlicher Übergang von Rot über Gelb und Orange nach Grün statt.